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技術 遠心分離機のインバランス検出装置

出願人 工機ホールディングス株式会社
発明者 稲庭雅裕渡部伸二赤津勝則松藤徳康藤巻貴弘沼田哲州
出願日 1999年10月4日 (20年4ヶ月経過) 出願番号 1999-283524
公開日 2001年4月20日 (18年10ヶ月経過) 公開番号 2001-108559
状態 特許登録済
技術分野 つりあい試験 遠心分離機
主要キーワード ワイパー位置 半固定抵抗器 比較監視 調整冶具 ワイパ位置 エミッタ抵抗器 校正信号発生器 デジタルポテンショメータ
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この項目の情報は公開日時点(2001年4月20日)のものです。
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図面 (6)

課題

本発明は、遠心分離機インバランス検出装置初期調整及び動作中の自動補正にかかり、特に調整作業を簡単にすると共にトランジスタの特性の変化等を自動的に補正し、インバランス検出装置のインバランス検出監視精度を向上させることである。

解決手段

包絡線変換器6と実効値変換器7の間に介して実効値変換器7の出力信号の大きさを補正するゲイン調整手段8と、包絡線変換器6の信号出力を調整する発振器用振幅調整手段9と、ゲイン調整手段8の調整値を記憶する記憶手段46とを設ける。

概要

背景

遠心分離機に使用されているインバランス検出装置は、インバランスセンサロータを回転させるドライブシャフト振れ遠近すると、電磁誘導作用によりドライブシャフトに流れる誘導電流が変化し、これに伴いインバランスセンサのインダクタンス損失が変化するのを発振回路発振振幅の変化或いは発振周波数の変化等として捉え、この変化を信号処理回路により電圧信号に変換し、ドライブシャフトの回転中の振れを検出している。

概要

本発明は、遠心分離機のインバランス検出装置の初期調整及び動作中の自動補正にかかり、特に調整作業を簡単にすると共にトランジスタの特性の変化等を自動的に補正し、インバランス検出装置のインバランス検出監視精度を向上させることである。

包絡線変換器6と実効値変換器7の間に介して実効値変換器7の出力信号の大きさを補正するゲイン調整手段8と、包絡線変換器6の信号出力を調整する発振器用振幅調整手段9と、ゲイン調整手段8の調整値を記憶する記憶手段46とを設ける。

目的

本発明は、上記問題を解消し、この種のインバランス検出装置において、調整作業を簡単にすると共に、トランジスタの特性の変化を自動的に補正し検出精度を高精度に保つ機能を備えた新規なインバランス検出装置を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

試料遠心分離するロータと、該ロータを回転させるドライブシャフトと、該ドライブシャフトに回転力を与えるモータと、前記ドライブシャフトの振れを検出するインバランスセンサと、該インバランスセンサに発振出力を与える発振器と、該発振器の発振出力の振幅包絡線を得る包絡線変換器と、該包絡線変換器の信号出力の変化分を直流電圧信号に変換する実効値変換器を備えたものにおいて、前記包絡線変換器と前記実効値変換器の間に介して該実効値変換器の出力信号の大きさを補正するゲイン調整手段と、前記該包絡線変換器の信号出力を調整する前記発振器用振幅調整手段と、前記ゲイン調整手段の調整値を記憶する記憶手段とを設けることを特徴とした遠心分離機インバランス検出装置

請求項2

前記該包絡線変換器の信号出力を調整する前記発振器用の振幅調整手段の調整値を記憶する記憶手段を設けることを特徴とした請求項1記載の遠心分離機のインバランス検出装置。

技術分野

0001

本発明は、遠心分離機インバランス検出装置において、特に装置の初期調整及び動作中の検出精度を高精度に維持する自動補正機能に関するものである。

背景技術

0002

遠心分離機に使用されているインバランス検出装置は、インバランスセンサロータを回転させるドライブシャフト振れ遠近すると、電磁誘導作用によりドライブシャフトに流れる誘導電流が変化し、これに伴いインバランスセンサのインダクタンス損失が変化するのを発振回路発振振幅の変化或いは発振周波数の変化等として捉え、この変化を信号処理回路により電圧信号に変換し、ドライブシャフトの回転中の振れを検出している。

発明が解決しようとする課題

0003

上述したインバランス検出装置においては、ドライブシャフト回転中の振れの所定量が予め定められた所定電圧になるように信号処理回路内の例えば半固定抵抗器の調整が必要であり、この調整作業にかなりの時間を要し手間取っていた。また、発振回路としてコルピッツ形の発振回路を利用するものにおいては、発振回路を構成するトランジスタの特性の好ましくない熱特性或いは経年変化等により、上記の調整結果が動作周囲温度の変化或いは長期間の使用に際し高精度に保たれないという問題をも有していた。

0004

本発明は、上記問題を解消し、この種のインバランス検出装置において、調整作業を簡単にすると共に、トランジスタの特性の変化を自動的に補正し検出精度を高精度に保つ機能を備えた新規なインバランス検出装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0005

上記目的は、インバランスセンサの発振器の発振出力包絡線を得る包絡線変換器と、この絡線変換器の信号出力の変化分を直流電圧信号に変換する実効値変換器の間に介してこの実効値変換器の感度を補正するアナログスイッチ、デジタルポテンショメータ校正信号発生器マイクロコンピュータ等から成るゲイン調整手段と、この該包絡線変換器の信号出力の大きさを調整するためコルピッツ形の発振回路を構成するトランジスタのエミッタ抵抗値を調整するアナログホトカプラ、デジタルポテンショメータ、マイクロコンピュータ等から成る上記発振器用振幅調整手段と、上記ゲイン調整手段のデジタルポテンショメータの調整値を記憶する上記マイクロコンピュータが読み出し書き込み可能な不揮発性メモリ等の記憶手段とを設けることにより達成される。

発明を実施するための最良の形態

0006

本実施例を以下図面を用いて詳細に説明する。図1に示すブロック回路図において、1は試料遠心分離するロータ、2はロータ1を回転させるドライブシャフト、3はドライブシャフト2に回転力を与えるモータ、4はドライブシャフト2の振れを検出するインバランスセンサ、5はインバランスセンサ4に発振出力を与える発振器、6は発振器5の発振出力の振幅の包絡線を生成する包絡線変換器、7は包絡線変換器6の信号出力の変化分を直流電圧信号に変換する実効値変換器、8は包絡線変換器6と実効値変換器7の間に介して設けられた実効値変換器7の感度を補正するゲイン調整手段、9は包絡線変換器6の信号出力を調整する発振器5用の振幅調整手段である。

0007

発振器5は同軸ケーブル10を介してその出力端がインバランスセンサ4と接続されており、11はインバランスセンサ4のインダクタンスとLC発振回路を構成するコンデンサ、19はこの発振出力を包絡線変換器6に伝達するFETトランジスタ、12はそのコレクタ定電圧源+Vccに接続された発振用のトランジスタ、13、14はそれぞれ発振回路を構成する抵抗器、15,16はコンデンサである。17はトランジスタから成るエミッタ抵抗器であり、そのベース入力端には包絡線変換器6の出力信号基準電圧源20とオペアンプ21で差動増幅された信号が抵抗器22を介して印加されており、フィードバック回路を構成することによりドライブシャフト2の振れに対する包絡線変換器6への信号出力の変化をを大きくするために設けてある。18は発振器5の包絡線変換器6への発振出力の大きさを設定する抵抗器、23は同様にして発振出力の大きさを調整するCdsLEDフォトカプラ等から成るアナログフォトカプラであり、デジタルポテンショメータ24のワイパー出力によりアンプ25、抵抗器26を介してアナログフォトカプラ23のLEDの点灯電流を調整し発振出力の大きさを制御するようになっており、デジタルポテンショメータ24のワイパー位置の制御はコントロールライン36を介してマイクロコンピュータ(以下マイコンと称す)35のSシリアル出力ポート27により制御される。

0008

包絡線変換器6は28、29、30の夫々抵抗器、コンデンサ、アンプ31により構成されこれらによりフィルタ回路を形成しており、ゲイン調整手段8はアナログスイッチ32、デジタルポテンショメータ33、インピーダンス変換アンプ34により構成され、アナログスイッチ32はデジタルポテンショメータ33への信号出力を包絡線変換器6或いはアンプ34の出力信号を入力するかで選択が可能となっておりその選択はデジタルポテンショメータ24と同様にコントロールライン36を介して制御されるようになっている。アンプ34へはマイコン35のDA変換端子37から校正信号が出力されるようになっている。実効値変換器7はそれぞれ直列に接続されたアンプ38、コンデンサ41、抵抗器42から成る直流カットフィルタ39、RMS-直流信号変換回路40により構成されその出力信号はマイコン35のAD変換端子43に入力されている。包絡線変換器6の出力信号の一部は包絡線変換器6の信号出力の変化周期すなわちドライブシャフト2が振れる周期よりも長い時定数で積分作用があるローパスフィルタ44を介してマイコン35のAD変換端子45に入力されており、46は上記ゲイン調整手段8及び上記振幅調整手段9の夫々デジタルポテンショメータ24、33のワイパ調整値を記憶する記憶手段となる上記マイコン35が読み出し書き込み可能な不揮発性メモリ等のメモリである。

0009

上記構成による動作について図2に示す初期調整の処理フロー図3に示す調整冶具50の断面図、図4に示すエアギャップ長GとAD変換端子45の入力電圧Vの関係を表すグラフ図5に示すDA変換端子37から出力される校正信号出力状態図を用いて説明する。なお、図2から図5においては図1と同一の部分には同一の記号が付してある。

0010

図2において、処理101は、オペレータ等が図5に示す調整冶具を用い夫々のエアギャップ長GO、GH、GLに対する調整を行う過程でまずエアギャップ長GOにインバランスセンサ4をセットする手続きであり、図5の調整冶具50において、2aはドライブシャフト2の代用となる2と同一の直径、材質で作られたシャフト、51,52,53は夫々インバランスセンサ4を挿入する穴であり、インバランスセンサ4をシャフト2aに向かって押し付けると、インバランスセンサ4とシャフト2aの間で、決められたエアギャップ長GL,GO,GHが取れるようになっている。なお、エアギャップ長GOはギャップ長GHとGLの中間の位置にあり、ギャップ長GHとGLの間のスパンは実際のインバランス状態に必要十分な長さとする。

0011

処理102はギャップ長GOの状態でマイコン35が以下予め定められた処理手順に従い、デジタルポテンショメータ24のワイパー位置を制御し、ローパスフィルタ44のAD変換端子45への出力電圧が例えば図4に例示するようにVOになる様にPIDフィードバック演算処理により調整をする処理であり、処理103は、この時のデジタルポテンショメータ24のワイパー位置をメモリ46調整値にを記憶すると共に、ワイパー位置をその位置に固定する処理である。次に処理104は穴51にインバランスセンサ4を挿入しエアギャップ長GLにオペレータが変更する手続きであり、処理105はエアギャップ長GL時のAD変換端子45の入力電圧例えばVLをマイコン35が読み取りメモリ46に記憶する処理であり、以下同様にして処理106、処理107によりマイコン35はメモリ46にエアギャップ長GH時のAD変換端子45の入力電圧VHをメモリ46に記憶する。

0012

処理108はアナログスイッチ32の信号入力先をアンプ34の信号出力側切り替え固定する処理であり、この後処理109により上記の記憶された電圧VHとVLを基にマイコン35が図5に示すように電圧振幅がVHとVLとなる例えば正弦波状の校正信号をアンプ34を介してデジタルポテンショメータ33に印加する。この状態において、処理110により、マイコン35がデジタルポテンショメータ33のワイパー位置を動かして実効値変換器7を介して変換端子43の入力電圧が直流電圧値VHLrmsになる様に調整を実施し、処理111に於いてそのワイパー位置をメモリ46に調整値を記憶する。処理112はアナログスイッチ32の信号入力先を包絡線変換器6出力側に切り替え固定する処理である。

0013

従って上記の過程に於いて、ドライブシャフト2がエアギャップ長GLとGH間で振れるとインバランスセンサ4がその振れを検知して、発振器5、包絡線変換器6、ゲイン調整手段8、実効値変換器7を経由した信号はマイコン35のAD変換端子43に校正された信号として直流電圧値VHLrmsの電圧として出力されるようになる。

0014

この後、処理113で示すようにインバランスセンサ4を調整冶具50からはずして、実際のドライブシャフト2に移しエアギャップ長GOの位置に固定する。この際エアギャップ長GOの位置でのAD変換端子45の入力電圧はVOになる関係は保たれているから、AD変換端子45の入力電圧がVOになる位置にインバランスセンサ4を固定すると、その時のエアギャップ長GはGOとなり、エアギャップゲージ等を用いなくても、正確にインバランスセンサ4の固定が行える。

0015

従って、インバランスセンサ4の故障により該センサを交換する場合は、インバランスセンサ4の個体差は小さいため、メモリ46に記憶されている調整値を読み出し上記の方法でAD変換端子45の入力電圧がVOになる位置にインバランスセンサ4を固定するれば良く、例えば現地でのインバランスセンサ4の交換作業にはエアギャップゲージ等は用いる必要はない。

0016

ロータ1をモータ3で回転させる実際の遠心分離運転状態では、マイコン35は予め定められた処理手順に従って動作し、アナログスイッチ32の信号入力先は包絡線変換器6の信号出力側に切り替え、デジタルポテンショメータ33のワイパ位置はメモリ46に調整の過程で記憶されている情報に基づきセットすると共に、デジタルポテンショメータ24のワイパ位置は、一旦メモリ46に記憶されている情報によりリセットし、AD変換端子43の信号入力がロータ1の回転数リンクされたテーブル値との大小を比較監視し、これを超えた場合にはドライブシャフト2が振れインバランス状態にあると判断してモータ3による駆動を止めロータ1の回転を減速し停止させる処理を実行する。

0017

この遠心分離運転状態に於いて、周囲温度或いは遠心機熱源の変化等によりインバランス検出装置の温度が変化すると、主に発振器5の発振振幅が変化し同一のドライブシャフト2の振れに対するAD変換端子43へ入力される電圧の関係がくずれ、インバランス状態を正確に把握できなくなるのを補正するため、マイコン35の動作処理により、AD変換端子45の入力電圧が常にVOになるようにデジタルポテンショメータ24のワイパ位置をPIDフィードバック演算処理等により調整する動作を継続する。この調整が可能なのは、包絡線変換器6のローパスフィルタ44への信号出力はドライブシャフト2の振動によりエアギャップGが変化しこれに対応した電圧が変化する信号となるが、ローパスフィルタ44にはドライブシャフト2がエアギャップGOを中心に振れる周期よりも長い時定数で積分平滑作用を付与してあるため、ローパスフィルタ44の出力電圧すなわちAD変換端子45の入力電圧はドライブシャフト2の振れ状態にかかわらずほぼ一定となるためであり、上記の補正により、常に高精度なインバランス状態の検出が可能となる。

0018

なお、上記の説明に於いては、インバランスセンサ4にロータ1を回転させるドライブシャフト2が振れて遠近すると発振器5の発振振幅が変化する場合について述べたが、この際発振周波数が変化するのを例えば周波数−電圧変換器等を用い電圧信号の変化として捉える手段をとるなどすれば、本発明の思想を逸脱することなく同様の効果を得ることができることは明白である。

発明の効果

0019

本発明によれば、インバランスセンサの発振器の発振出力の包絡線を得る包絡線変換器と、この絡線変換器の信号出力の変化分を直流電圧信号に変換する実効値変換器の間に介してこの実効値変換器の感度を補正するアナログスイッチ、デジタルポテンショメータ、校正信号発生器、マイクロコンピュータ等から成るゲイン調整手段と、この該包絡線変換器の信号出力の大きさを調整するためコルピッツ形の発振回路を構成するトランジスタのエミッタ抵抗値を調整するアナログホトカプラ、デジタルポテンショメータ、マイクロコンピュータ等から成る上記発振器用の振幅調整手段と、上記ゲイン調整手段のデジタルポテンショメータの調整値を記憶する上記マイクロコンピュータが読み出し書き込み可能な不揮発性メモリ等の記憶手段とを設けたので、この種のインバランス検出装置における調整作業が簡単になると共に、トランジスタの特性の変化等を自動的に補正することができ、インバランス検出装置のインバランス検出監視精度が向上する。

図面の簡単な説明

0020

図1本発明になるブロック回路図である。
図2本発明になる初期調整の処理フローである。
図3本発明になる調整冶具の断面図である。
図4本発明になるエアギャップ長GとAD変換端子の入力電圧Vの関係を表すグラフである。
図5本発明になるDA変換端子から出力される校正信号出力状態図である。

--

0021

1はロータ、2はドライブシャフト、3はモータ、4はインバランスセンサ、5は発振器、6は包絡線変換器、7は実効値変換器、8はケ゛イン調整手段、9は振幅調整手段、46は記憶手段である。

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